DE640073C - Entladungsgefaess, insbesondere Gleichrichter fuer hoehere Leistungen, mit Dampffuellung - Google Patents
Entladungsgefaess, insbesondere Gleichrichter fuer hoehere Leistungen, mit DampffuellungInfo
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- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
- H01J17/00—Gas-filled discharge tubes with solid cathode
- H01J17/50—Thermionic-cathode tubes
- H01J17/52—Thermionic-cathode tubes with one cathode and one anode
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- Gas-Filled Discharge Tubes (AREA)
Description
Die Erfindung bezieht sich auf Metalldampfentladungsgefäße,
die mit einer festen, mit Aktivierungsmaterial versehenen Kathode und einer, Quecksilberkathode aus- '
gestattet sind. Diese Entladungsgefäße vereinigen in sich die Vorteile der Gefäße mit
nur einer der beiden Kathodenarten, ohne jedoch deren Nachteile, u. a. vor allem
Zündverzug bei Gefäßen mit fester Kathode
ίο und verhältnismäßig hoher Spannungsabfall
zwischen Anode und Quecksilberkathode bei Gefäßen, die nur mit einer Quecksilberkathode
ausgestattet sind, zu haben. Die Zündung solcher Entladungsgefäße erfolgt über die Quecksilberkathode; der zunächst
zwischen Anode und Quecksilberkathode übergehende Bogen erhitzt die feste Kathode
bis zur Glühelektronenexnission, und zwangsläufig geht dabei der Lichtbogen zumindest
teilweise von der Quecksilberkathode auf die Glühkathode über.
Den bekannten Entladungsgefäßen dieser Art haften noch mancherlei Nachteile an. Der
Übergang der Entladung von der Quecksilberkathode auf die Glühkathode erfolgt
u. U. schon, bevor diese genügend aufgeheizt ist, so daß sie durch das Bombardement zu
schneller Ionen verhältnismäßig leicht zerstört wird. Ferner benötigen die bekannten
Entladungsgefäße noch Kühlwasservorrichtungen, um das im Überschuß von der Kathode
verdampfte Quecksilber zu kondensieren.
Gemäß der Erfindung ist die bauliche Aus- gestaltung der Entladungsgefäße so getroffen,
daß diese Schwierigkeiten beseitigt werden.
Erfindungsgemäß ist die Glühkathode oberhalb der Quecksilberkathode auf einem elektrisch
mit dieser verbundenen, die Queck- ;--Silberoberfläche durch flanschartige Umbiegungen
teilweise überdeckenden Tragkörper angeordnet und gemeinsam mit der Anode von einer zylindrischen Hilfselektrode derart
eng umgeben, daß der Lichtbogen auf seiner · Bahn von der Quecksilberkathode nach der
Anode dicht an der Glühkathode vorbeistreichen muß. Das hat den Vorteil, daß der
Übergang der Entladung von der Quecksilberkathode auf die Glühkathode in gewissem ■
Sinne erschwert ist. Dieser Übergang findet nämlich mit Sicherheit erst dann statt, wenn
der Spannungsabfall zwischen Glühkathode und Anoden wesentlich geringer ist als der
zwischen Quecksilberkathode und Anode, d. h. also erst dann, wenn die Glühkathode wirklieh
genügend aufgeheizt ist, so daß sie dadurch wirksam gegen eine Zerstörung durch
zu schnelle Ionen geschützt wird.
Durch die Hilfselektrode wird außerdem eine gute Stabilisierung der Entladungsver-
hältnisse erreicht. Hat nämlich die Entladung einmal an der Glühkathode eingesetzt, so
kann sie nicht so leicht wieder auf die Quecksilberkathode überspringen. Sie wird vielkj
mehr erst bei einer längere Zeit andauernde^,·.;.
Überlastung auf die Quecksilberkathode übei'r
gehen, da diesem Übergang durch die zylindrische Hilfselektrode und den Tragkörper
ein gewisser Widerstand entgegengesetzt ίο wird. Der Entladungszustand, bei dem ein
Übergang der Entladung auf die Quecksilberkathode bzw. bei Inbetriebnahme des Gefäßes
von der Quecksilberkathode auf die Glühkathode stattfindet, kann durch Anlegen der
zylindrischen Elektrode an eine bestimmte Spannung festgelegt werden.
Im einzelnen ist das Wesen der Erfindung aus dem in der Abbildung dargestellten Ausführungsbeispiel
ersichtlich. Bei der dort gezeigten bevorzugten Ausführungsform der Erfindung stellt 1 das Metalldampf entladungsgefäß
dar mit dem evakuierten Metallgehäuse 2, an dessen Deckel eine Anode 3 mit Hilfe der isolierenden Durchführung 4 angebracht
ist. 5 ist eine Zündelektrode mit dem üblichen Anlaßsolenoid. 6.
Die Quecksilberkathode wird von dem Quecksilber 7 gebildet, welches sich vorzugsweise
direkt auf dem Boden des Gehäuses 2 befindet und in elektrischem Kontakt mit der
Metallwandung 2 steht. Um das ungewollte Ansetzen von Entladungen zwischen dem
Quecksilber und der Metallwandung 2 zu vermeiden bzw. das Überspringen des Kathodenfleckes
auf die Wandung 2 zu verhüten (insbesondere an dem Punkt 8), ist ein Abschirmteil
9 so vorgesehen, daß nur ein geringer Spalt zwischen dem Quecksilber und
dem unteren Rande des Schirmes 9 verbleibt. Die feste Kathode wird von dem Körper 11
gebildet. Er umfaßt einen unteren Teil 12 als Basis und einen oberen aktiven Teil 13, der
die eigentliche feste, erhitzte Kathode (Glühkathode) bildet. Der untere Trägerteil 12 besteht
aus leitendem Material von hohem Schmelzpunkt, .beispielsweise aus Graphit. Er
besitzt einen flanschartig umgebogenen Teil 14, der einen Teil des Quecksilbers überdeckt.
Dieser Teil 14 verhütet, daß der Kathodenfleck von der Quecksilberoberfläche über den
Teil 12 nach dem oberen aktiven Teil der festen Kathode wandern kann, bevor die feste
Kathode ihre vorgeschriebene Temperatur erreicht hat. Auf diese Weise wird die Zerstäubung
des aktiven Teiles der festen Kathode vermieden.
Der aktive Teil der festen Kathode kann verschiedene Formen besitzen und aus verschiedenen
elektronenemittierenden Stoffen gebildet sein. Es kann aus einem Gemisch eines Pulvers aus leitendem Material mit
hohem Schmelzpunkt und einem Oxyd der Erdalkalien (beispielsweise Barium) bestehen.
Er kann auch aus Graphit bestehen, »dk§;, mit Erdalkalioxyd getränkt ist. Er kann
[iiriifessen auch eine lamellenartige (schichtvärtige)
Struktur besitzen und aus elektrisch 'leitenden Platten 15 aus Graphit oder anderem
geeigneten leitenden Material von hohem Schmelzpunkt zusammengesetzt sein, zwischen denen Lagen 16 aus Bariumcarbonat
mit geeignetem Bindemittel eingefügt sind, oder es können Lagen bzw. Schichten von
anderem geeigneten elektronenemittierenden Material verwendet werden. Die bevorzugte
Ausführungsform des geschichteten Aufbaues, bei der das elektronenemittierende Material
in Schichten 16 (zwischen leitenden Platten 15) vorgesehen ist, hat den Vorteil, daß die
Verluste an elektronenemittierendem Material außerordentlich gering sind und die Verdampfung
des Materials auf ein Minimum herabgesetzt ist, da nur eine sehr kleine Fläche des aktiven Materials, nämlich zwischen
den Graphitlagen 15, von außen zugänglich ist. Trotz dieser kleinen Fläche ist
genügend emittierendes Material vorhanden, um die gewünschte hohe Emission der Kathode
zu gewährleisten. Das aktive Material arbeitet sich sozusagen zwischen den Graphitlagen
heraus und bedeckt in atomarer Schichtdicke die ganze Oberfläche. Es handelt sich
sozusagen um ein Nachwachsen des emittierenden Materials aus dem Inneren (zwischen
den Platten 15) heraus. Zwischen den Platten 15 aber befindet sich ein außerordentlich
großer Vorrat an emittierendem Material (Bariumcarbonat), so daß das emittierende
Material auf der Oberfläche der Kathode von diesem Vorrat her ständig wieder ergänzt
werden kann.
Um das Erhitzen bzw. Aufheizen der festen Kathode 13 und den Übergang des
Lichtbogens von der Quecksilberkathode auf die Kathode 13 zu erleichtern, ist ein zylindrischer
Schirm 17 vorgesehen, der vorzugsweise mit Hilfe eines Isolators 18 isoliert
am Deckel des Behälters befestigt ist und sich nach unten bis unmittelbar an die Oberfläche
des Quecksilbers 7 heran erstreckt, so daß der Schirm 17 mit der zweckmäßig abgerundeten
oder zylindrisch gestalteten festen Kathode eine verhältnismäßig enge öffnung
bildet. Auf diese Weise wird auch bewirkt, daß der Lichtbogen (zwischen Quecksilberkathode
und Anode) infolge dieser Zusammenziehung eine große Hitze entwickelt, die die Aufheizung des aktiven Teiles 13 der
festen Kathode zur Folge hat.
Zur Steuerung des Stromes in dem Ent- iao ladungsgefäß 1 oder für andere Zwecke ist
ein Gitter 20 vorgesehen, welches in der
640 07β
Nachbarschaft der Anode angeordnet sein kann und beispielsweise an dem Isolator 18
aufgehängt und mit einer Stromzuführung 21 versehen ist, um an eine geeignete Spannungsquelle angeschlossen werden zu können. Der
Abschirmzylinder 17 kann ebenfalls mit einem nach außen gehenden Spannungsanschluß
22 versehen sein, so daß auch diesem Schirm 17 ein geeignetes Potential erteilt
werden kann. Die Anode 3 steht mit einem Anschluß 23 mit dem äußeren Stromkreis in
Verbindung. 24 ist der Anschluß für die Kathode, welche direkt mit dem Metallgehäuse
2 verbunden sein kann.
Die Arbeitsweise des Entladungsgefäßes besteht in folgendem: Von einer geeigneten
Spannungsquelle her wird der. Anode 3 eine Spannung zugeführt und in der bei den Quecksilberdampfgleichrichtern üblichen
Weise die Zündung mit Hilfe des Solenoidesö und der Zündelektrode 5 bewirkt, indem die
Zündanode 5 in das Quecksilber eingetaucht und schnell herausgezogen wird. Auf diese
Weise wird ein Kathodenfleck "auf demQuecksilber
gebildet und das Einsetzen eines Lichtbogens wie bei Quecksilberdampfgleichrichtern
üblicher Art zwischen der Quecksilberkathode und der Hauptanode 3 bewirkt.
Durch den Schirm 17 wird dafür gesorgt, daß der Kathodenfleck und der Dampfstrom nicht
in den Raum innerhalb des Schirmes 17 eintreten kann. Die Lichtbogenentladung geht
indessen durch den engen Spalt 19 hindurch, so daß der obere aktive Teil 13 der festen
Kathode erwärmt wird. Sobald der Teil 13 die der gewünschten Elektronenemission entsprechende
Temperatur angenommen hat, geht der Lichtbogen von der Quecksilberkathode 7 auf die feste Kathode ir über.
Zwischen der festen Kathode 11 und der Anode 3 findet während des Betriebes die
Entladung statt.
Bei dem erfindungsgemäßen Entladungsgefäß setzt die Lichtbogenentladung ohne
Verzögerung ein, sobald die Zündung mit
Hilfe der Zündanode 5 eingeleitet wird. Sobald aus irgendeinem Grunde die Temperatur
der - festen Kathode 11 unter den Wert fällt,
der ζίΐί Aufrechterhaltung der vorgeschriebenssvEmission
bei einem gegebenen Strom noi#N?ii.dig ist, so beginnt wieder das Arbeiten
der Quecksilberkathode. .
Die Zeiten, in der die Quecksilberkathode arbeitet, sind verhältnismäßig sehr kurz, und
es ist daher auch nicht notwendig, große Kondensflächen vorzusehen. Das Gehäuse 2
kann folglich einen verhältnismäßig geringen Durchmesser haben, und es können seine Seitenwände
in verhältnismäßig geringer Entfernung von den Innenteilen verlaufen.
Claims (2)
- Patentansprüche:i. Entladungsgefäß, insbesondere Gleichrichter für höhere Leistungen, mit Dampffüllung, einer oxydüberzogenen, durch den Entladungsstrom aufgeheizten Glühkathode und einer Quecksilberkathode, .zwischen der und der Anode die lichtbogenartige Entladung bei Inbetriebnahme des Gefäßes einsetzt, die Glühkathode aufheizt und danach zwangsläufig auf die Glühkathode übergeht, -dadurch gekennzeichnet, daß die Glühkathode oberhalb der Quecksilberkathode auf einem elektrisch mit dieser verbundenen, die Quecksilberbberfläche durch flanschartige Um- biegungen (14) teilweise überdeckenden Tragkörper (12) angeordnet und gemeinsam mit der Anode von einer zylindrischen Hilfselektrode (17) derart eng umgeben ist, daß der Lichtbogen auf seiner Bahn v.on der Quecksilberkathode nach der Anode dicht an der Glühkathode vorbeistreichen muß.
- 2. Entladungsgefäß nach Anspruch 1, 8g dadurch gekennzeichnet, daß die Glühkathode aus mehreren Schichten emittierenden Materials besteht, die unter Zwischenschaltung von leitenden Platten aufeinandergelegt sind.Hierzu 1 Blatt Zeichnungen
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
US637976A US2043839A (en) | 1932-10-15 | 1932-10-15 | Vapor electric device |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE640073C true DE640073C (de) | 1936-12-22 |
Family
ID=24558138
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DEA71599D Expired DE640073C (de) | 1932-10-15 | 1933-10-17 | Entladungsgefaess, insbesondere Gleichrichter fuer hoehere Leistungen, mit Dampffuellung |
Country Status (4)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US2043839A (de) |
DE (1) | DE640073C (de) |
FR (1) | FR762802A (de) |
GB (1) | GB411355A (de) |
-
1932
- 1932-10-15 US US637976A patent/US2043839A/en not_active Expired - Lifetime
-
1933
- 1933-10-13 GB GB28356/33A patent/GB411355A/en not_active Expired
- 1933-10-14 FR FR762802D patent/FR762802A/fr not_active Expired
- 1933-10-17 DE DEA71599D patent/DE640073C/de not_active Expired
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
GB411355A (en) | 1934-06-07 |
US2043839A (en) | 1936-06-09 |
FR762802A (fr) | 1934-04-19 |
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